计算机导论_基础知识

计算机导论

第1章计算机基础知识

教学目标

1.了解信息技术的相关概念

2.了解计算机的发展历程、特点、应用和分类

3.掌握计算机系统的组成（重点）

4.掌握信息在计算机中的表示形式（重点、难点）

第一节计算机概述

一、什么是计算机？

计算机是一种能够接收和存储信息，并把存储在内部的程序对输入信息进行加工、处理，得到人们所期望的结果，然后把处理结果输出的高度自动化设备。

巴比奇在马洪发明的逻辑演示器的影响下，于1822年开始设计差分机（difference engine），其目标是能计算具有20位有效数字的6次多项式的值。这是第一台可自动进行数学变换的机器，因此他被称为“计算之父”。

计算理论的奠基人（图灵）

●Alan Turing（1912~1954）1936年上研究生时发表的一篇论文中提出了图灵机

（Turing Machine），奠定了计算机的理论基础。

●第二次世界大战中，Turing 领导的小组制造出了破译德军

Enigma 密码的计算机，并成功地完成了任务。

●Turing 与Church 合作给出了数学证明，断言未来计算机能

够象人那样具有思维能力（因而汉语中有了“电脑”）。

●计算机学科的最高荣誉是ACM（美国计算机学会）图灵奖。

●图灵测验：

一个人在不接触对象的情况下，进行一系列的提问，如果他根据这些回答无法

判断对象是人还是机器，则这种计算机具有与人相当

的智力。

世界上第一台电子数字计算机

●1946年，在宾夕法尼亚大学Moore 学院，

J. Eckert 和J. Mauchly 为实现弹道计算研制成功了

ENIAC（“电子数字积分计算机”，Electronic Numerical

Integrator and Computer），它用了19000 个电子管，

重30 吨，耗电200 千瓦。

●现在所谓的计算机就是电子数字计算机。

计算机体系结构的创始人（冯·诺依曼）

●1946年，John von Neumann（1903~1957）

发表了第一篇关于电子计算机程序存储的论文，描述了如何用（可被存储、读出和执行的）数字来表示逻辑操作（程序）。至今，大多数计算机采用的都是von Neumann 体系结构（von Neumann architecture）。

●时至今日，所有的计算机都没有突破冯·诺依曼机的基本结构。

●特征

冯诺依曼机的组成：++控制器

其主要特征为：的数制采用二进制；计算机应该按照程序。

●功能

把需要的程序和数据送至计算机中。

必须具有长期记忆程序、数据、中间结果及最终运算结果的能力。

能够完成各种算术、逻辑运算和数据传送等数据加工处理的能力。

能够根据需要控制程序走向，并能根据指令控制机器的各部件协调操作。

能够按照要求将处理结果输出给用户。

●基本组成部件

1，输入数据和程序的

2，记忆程序和数据的

3，完成数据加工处理的

4，控制程序执行的控制器

5，输出处理结果的

二、计算机的发展

(一)计算机的特点

1.运算速度快

2.精确度高

3.存储容量大

4.自动化程度高

5.通用性强

(二)计算机的类别

1.微型计算机（微机，Microcomputer）

1)台式计算机（Desktop）

2)膝上型电脑（Laptop）/ 笔记本计算机（Notebook）

3)工作站（Workstation）

4)掌上型电脑（Palmtop）、个人数字助理（PDA, Personal Digital Assistant）

2.小型计算机（小型机，Minicomputer）

3.大型计算机（大型机，Mainframe computer）

4.超级（巨型）计算机（Supercomputer）

5.专用计算机（Special-purpose computer）/ 嵌入式计算机（Embedded computer）

(三)计算机的应用

(四)计算机发展趋势

第二节计算机中信息的编码

一、进制（数制）

即进位计数值。就是用进位的方法进行计数。

三要素：

数码:一组用来表示某种数制的符号。

基数：数制所使用的数码个数称为“基数”或“基”，常用“R”表示，称R 进制。

位权:指数码在不同位置上的权值。在进位计数制中，处于不同数位的数码代表的数值不同。

不同进制数的表示方法

数制之间的转换

1. 常用的进位计数制

1）十进制（Decimal System）

由0、1、2、…、8、9十个数码组成，即基数为10。

2 ）二进制（Binary System）

由0、1两个数码组成，即基数为2。

3）八进制（Octal System）

由0 …、7八个数码组成，即基数为8。

4）十六进制（Hexadecimal System）

由0、…、9、A、…、F十六个数码组成，即基数为16。

在计算机里，通常用数字后面紧跟一个英文字母来表示该数的数字，十进制一般用D，二进制用B，八进制用O，十六进用H来表示，

十进制、二进制、八进制、十六进制之间的对应关系

二、进制之间的转换

非十进制数–> 十进制数

位权法：把各非十进制数按权展开求和

转换公式：(F)10 =a1×x n-1 + a2×x n-2 + ... +

a m-1×x1 + a m×x0 + a m+1×x-1 + ...

示例：